含氮多孔有机聚合物负载钯催化剂及其在Suzuki-Miyaura偶联反应中的应用

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在现代有机合成中,Suzuki偶联反应是一类非常重要的反应,广泛应用于化工、石油、医药等领域。通过Suzuki偶联反应实现C-C的构建成为当下研究的热点之一。目前,一些均相催化剂能够在室温、空气中实现Suzuki偶联反应,但是,催化体系难以与产物分离限制了均相催化剂的应用。均相催化剂的固载化不仅保留均相催化剂优异的活性、选择性,还可以实现催化剂的循环使用。目前为止,多相Suzuki偶联催化剂一般在100℃、惰性气体保护的状态下进行反应,这给后续的实验操作带来诸多不便,因此,寻求相对低温、无需惰性气体保护的高效多相Suzuki偶联催化仍然是当前研究的主要方向。本论文主要探索了氮功能化的负载型钯催化剂的制备及其在Suzuki偶联反应中的应用。本论文的第一章,主要是对催化剂的分类及Suzuki偶联催化体系进行了简介,主要阐述了近些年催化剂尤其是Suzuki偶联催化剂催化体系的发展。本论文的第二章,采用廉价易得的吡咯与1,4-二甲酰基哌嗪合成了哌嗪基有机多孔材料,负载钯制备了催化剂Pd/PPB-D与Pd/PPP,考察了这两种负载型钯催化剂在Suzuki偶联反应中的性能,比较了两种催化反应体系的差异。实验发现对Pd/PPB-D体系而言,在70℃、无惰性气体保护的条件下,30 min内对溴苯的转化率为(99.9%),而相同条件下,而Pd/PPP催化体系只需要10 min就能达到相同的转化率。通过BET、XPS、TEM、SEM、TG、FT-IR等一系列的表征手段对材料及催化剂进行了表征。本论文的第三章,通过Suzuki偶联反应以1,3,5-苯三硼酸三频哪醇酯与3,8-二溴菲啰啉为单体合成菲啰啉基聚合物CPP,负载钯后制备出催化剂Pd/CPP,并采用BET、XPS、TEM、SEM、TG、FT-IR等表征手段对载体以及反应前后的催化剂进行的了系统表征分析。结果发现此催化剂的催化性能优异,实现了溴苯与苯硼酸在温和条件(室温、无惰性气体保护)下短时间(5 min)内的高效转化(99.9%),这与均相催化剂相比毫不逊色。
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